云桌面在多媒体教室中的应用与实践

摘要：随着信息技术的发展，教室都已配备了多媒体设备，这极大方便了教师的日常教学。多媒体设施的高使用率对多媒体教室中教学电脑的维护带来了挑战，本文在对传统多媒体教室存在的问题剖析下，利用云桌面技术，搭建了学校私有云，提供基于VDl架构的云桌面服务。并根据实际情况，对云桌面做出了一些策略优化，云桌面的应用为日常教学提供了便利的同时，大大降低了日常维护工作，提升了信息化服务水平。

关键词：云桌面;多媒体教室;VDl;虚拟化

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）29-0202-02

1 引言

随着教育信息化的不断深入，学校的每个教室都已部署了多媒体设备。教师利用多媒体设施进行教学，极大方便了日常教学，提升了教学质量。但多媒体教室的教学PC经常因各类软件的安装，U盘病毒的传播、日常使用不规范等造成较高的故障率。因多媒体教室地理位置分散，给多媒体教室的管理与维护带来了一定的挑战[1]。对传统PC的改造或升级已很难满足当前的需求。

近年来，随着云计算的不断发展和深入，云桌面技术因其“集中管理、灵活访问、数据安全、绿色节能”的特性，为高校办公与教学用计算机的维护提出了值得期待的解决方案[1-2]。

2 云桌面技术

云桌面技术来源与云计算，根据美国国家标准学会（ NIST）定义，云计算是一种模型，它可以实现随时随地、便捷的、随需应变地从可配置计算共享池中获取所需的资源（例如，网络、服务器、存储、应用及服务），其服务模型为软即服务（ SaaS）、平台即服务（PaaS）、基础设施即服务（IaaS），根据其部署方式分为私有云、社区云、公有云、混合云[3]。

云桌面技术是云计算的重要应用，是在云计算和桌面虚拟化技术下产生的，云桌面是指云终端设备通过网络连接到由服务器为其提供的虚拟桌面。与传统PC不同的是，云桌面的所有计算、数据存储集中在远端服务器，云终端仅仅作为图像显示、鼠标、键盘等外设的输入输出。

目前主流的云桌面技术分为VDI（Virtual Desktop Infra-structure）和VOI（Virtual OS Infrastructure）[4-5]。VDI为集中存储、集中运算的虚拟桌面架构。数据的计算、存储都集中在服务器端进行，客户桌面是一个图形化的系统運行的显示结果。VDI云桌面易于部署，用户可通过云终端、普通PC、手机等快速接人。但其高度依赖于网络，一旦网络中存在严重丢包或中断会导致桌面无法接人。VOI云桌面为集中存储、分布运算的架构。后端服务器仅提供OS镜像及相关管理功能，计算在本地进行，系统调度的是本地的硬件资源，具有较好的图像处理能力对外设的兼容性较好，对用户有着更好的体验，但其无法支持移动办公，且仍跟传统PC相似对本地的硬件要求较高。

3 基于VDI的云桌面部署实践

多媒体教室通常分布在不同的教学楼，各类型PC纷杂，维护分散，管理难度大。教师在使用时也经常由于系统故障而无法使用，然而重装系统经常会耗费较多的时间;如有硬件损坏、定位故障点和更换配件也较复杂，不利于教学的及时恢复。在此，我们选用以VDI架构部署学校私有云，可以很好地解决类似问题。根据学校的实际情况结合VDI云桌面的特点，从以下几个方面来考虑云桌面的部署。

3.1 网络环境部署

因VDI架构的云桌面高度依赖于网络，网络的部署需要考虑其稳定性。服务器采用双链路捆绑至核心交换机。云终端划分不同的VLAN，避免病毒在二层环境传播。通过防火墙策略或ACL限制对服务器IP段或端口的访问限制，确保服务器端网络安全性。

3.2 服务器端部署

VDI主要靠云端服务器提供虚拟机服务，在此，我们将云服务器安装在配有UPS电源及精密空调的中心机房内。部署2台以上的服务器，服务器间做高可用HA。确保当其中一台服务器宕机的情况下，虚拟机可以切换至工作正常的服务器上，将业务影响降到最低。

3.3 存储选择

基于VDI的云桌面，其存储有两种方式可供选择，一种为利用服务器自身存储，另一种是通过ISCSI协议连接至专用存储设备。在此我们选择的是第二种方式，该方式的好处是可以确保数据的安全性，且便于存储容量的扩展。当服务器宕机的情况下，因数据在专用设备上存储，虚拟可以快速切换恢复，业务可以及时恢复.且对数据的安全性有更好的保障。该方案对云桌面的扩展也相当有益。

3.4 桌面发布

根据各多媒体教室需求的不同，可以制作多系统镜像。根据实际教学需要，将各类系统镜像推送给不同的云桌段，满足各教学PC差异化的需求。

4 云桌面调试优化

云桌面虽已部署完成，但应该根据各自学校的使用情况，做相应的策略优化和调整，否则也会对桌面云的使用带来困扰。笔者根据在学校部署的实际情况，做了一些优化工作。

4.1 隐藏虚拟机设置栏

常有教师在登人虚拟机后，误按虚拟机设置栏，进行参数更改或直接退出，导致虚拟中断，影响教学等。在实践中通过对TC（客户端）盒子作参数修改，补丁升级，隐藏虚拟机设置栏，以避免教师因误操作导致系统退出。

4.2 设置虚拟机定时开关机

在教师批量开机的情况下，可能会导致开机不成功，或者等待虚拟机启动过长等问题，此时通过设置定时任务的方法来解决该问题。设置在早上第一节课之前将所有虚拟机打开，晚上最后一节课结束后将所有虚拟机关机。

4.3 建立镜像快照

桌面运行稳定后，为虚拟机生成镜像快照，一旦教师在使用过程中因误删系统文件或感染病毒造成的系统崩溃时，做到一键还原，以利于快速恢复业务。

4.4 禁止用户修改虚拟机网络设置

基于VDI的云桌面高度依赖于网络，在使用过程中，部分教师会去修改虚拟机IP或DNS导致云桌面连接中断。因教师使用的部分软件需要拥有管理员权限才能使用，不能通过给用户分配标准账户的方法解决。在此，我们利用Windows域控制器作策略限制，在给用户分配管理员权限的基础上，禁止其修改网络设置。

4.5 利用Zabbix对网络进行实时监控

利用此前在学校部署的Zabbix监控软件，对云服务器、交換机实施实时监控，以此来实时监测因服务器宕机、交换机挂死，链路中断、网络丢包、流量拥塞等造成的云桌面使用不佳或虚拟机中断等问题[7-8]。

5 结语

云桌面技术的发展，给高校多媒体教室PC机的维护带来了革命性的改变。本文从校园实际出发，部署了一套基于VDI架构的云桌面，充分利用其“易于部署，集中管理，灵活访问”等特点，同时为确保网络和数据的安全性采用了双链路捆绑、服务器集群、利用专用存储等技术。最后，根据使用过程中发现的问题，作了一些策略优化及性能监控工作。云桌面部署和优化后对教师教学提供了便利，也大大减轻了多媒体教室运维的压力，提升了信息化服务水平。

参考文献：

[1]张颖，桌面云平台系统研究与实践[Dl.上海：复旦大学，2012.

[2]焦飞.改进多谋体教室管理方案的探索[J].实验技术与管理，2016，33（5）：151-154.

[3]张颖，凌仕勇.VDI+VOI融合的多媒体教室桌面云设计与实践[J].实验室研究与探索，2017，36（10）：145-148，168.

[4] Mell P M，Crance T.The NIST definition of cloud computing[Rl.National Institute of Standards and Technology，2011.

[5] Yang Sheng. Design and Application of Desktop Cloud Experi-mental Teaching Platform.Advances in Social Science， Educa-tion and Humanities Research， volume 336 ，2019.

[6]张微微.虚拟桌面技术在高校公共机房管理中的应用[J].软件导刊，2015，14（11）：197-199.

[7] VLADISHEV A.Open source enterprise monitoring with Zabbix[Al. Open Source Data Center Conference[C]. Nurnberg，2009.60。

[8]吴建俊，胡杨，曾强.校园网络实时监控平台的研究与实现[J].无线互联科技，2019，16（21）：17-18.

【通联编辑：王力】

作者简介：吴建俊（1987-），男，江苏丹阳人，助理工程师，硕士研究生，主要研究方向为计算机网络、网络安全。